CN1203568A - 电阻熔化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于熔化可玻璃化物质(如玻璃、搪瓷或陶瓷等)的电阻熔化炉。该熔化炉有一个可绕竖直轴旋转的熔化槽(1)和一个固定的上炉体(4)。这种电阻熔化炉可间歇地或连续地运行并可快速且洁净地更换所熔化的产品。

Description

电阻熔化炉

本发明涉及一种带有一个可旋转的熔化槽和一个固定的上炉体的电阻熔化炉。本熔化炉用于熔化可玻璃化物质，如玻璃制品、搪瓷制品或陶瓷制品。这种电阻熔化炉在存在“冷顶”覆盖料条件下能够间歇地或连续地运转并可进行快速而清洁的产品更替。

使用不同能源形式的不同类型的加热炉应用在玻璃、搪瓷和陶瓷工业中用于熔化可玻璃化的物质。例如，气体加热或电加热炉并联使用，在每种情况下炉子的经济效率取决于它们的能源消耗、废气量和组成以及产品更替的灵活性。

然而，有一种炉子较有趣，这种炉子可频繁地进行产品更替，而使原材料损失最小，而且它还可允许灵活的运行条件，这又使得可加工较广范围的产品。

一般地，用于使原材料玻璃化的熔化炉类型是按照能量供应形式来区分的。例如，通过火焰或电阻元件辐射加热的熔炉已为公众所熟知，尽管也有以反射热为基础直接加热而工作的熔炉(例如，参看，EP71110)  。

在EP71110中所述的熔炉在炉衬处使用了炉料隔层以防炉衬由于火焰的热量而遭到损害。

由于在外炉料隔层和热负荷之间的间隙，尽管在上述那种熔炉中的炉衬可以垂直旋转，也不可能防止对炉衬的损害，因此在最近的发展中另外花专门费用用于单独冷却内衬或者选用一个耐熔的内衬(例如，参看，EP231516B1)。

具有电阻加热、弧焰加热或感应加热的电加热熔化炉特别重要。例如，在专利说明DE3824829中已描述了一种电阻熔化炉。电阻熔炉或类似的熔炉可以带有一个敞开的熔池或甚至带有一个覆盖着固体原材料的熔池，即所谓的“冷顶”覆盖料，而运行。覆盖着原材料的熔化槽需要一个复合式的原材料装炉机以确保原材料覆盖物均匀地形成。

已知的电阻熔化炉有一个带有固定加热电极的固定熔化槽并且从结构和几何形状方面跟某些特定产品相适应，进行优化。这类熔炉通常被设计成长期的连续运转而不进行产品更替。

本发明的目的是开发一种如上所述在运行时不需考虑产品类型的熔炉。这种熔炉象电阻熔炉一样运行并可在有所谓的“冷顶”覆盖料的模式下工作。

根据本发明通过一种用于熔化可玻璃化的物质的电阻熔化炉可实现上述目的，这种电阻熔化炉包括至少一个熔化槽；一个固定的上炉体；炉项电极；一个烟囱接头；一个炉料预热器；一个装料装置和一个熔融物出口，其特征在于熔化槽以可绕着竖直轴旋转的方式安装，并且上炉体和熔化槽能在竖直方向上相互分开。

由于上炉体和熔化槽可相互分开，如果熔化槽坏到较严重的程度，只要消耗较少的劳动量就可更换熔化槽。

特别是熔化槽包括一个底部排出口，通过该排出口可以调节熔池深度和熔体流出速度。该排出口最好布置在熔化槽的最低位置。其它必要的连接件如电极、装料装置或烟囱接头最好优先安装在固定的上炉体上。

在另一个优先实施例中装料装置构成一个螺旋输送机，螺旋输送机的卸料端能沿径向移向熔化槽的旋转轴。随着熔化槽的旋转，装料装置使得熔池上形成一个密封的炉料覆盖层。在有“冷顶”覆盖料的情况下，有相对高的熔化速度的区域可专门充填更大量的起始原料量以便使熔体上的覆盖物均匀。

熔化炉的电极最好能制作成每个都能绕着竖直轴旋转。因此电极之间的间隔和离炉壁的间隔在熔化炉连续运转中可以调节。

特别地将电极制作成能够竖直移动并能够从熔化炉中取出。一方面，根据本发明的熔化炉的另一形式，使得不同电极的熔透深度相互适应。另一方面，如果必要的话，整个电极组也可在连续运行中从熔化炉中取出，以便进行维修或更换单个电极。

本发明的一个特定优先实施例，包括一个位于上炉体上的工作室，它可以耐高温并可被充满惰性气体。在更换加工产品过程中，为防止(如周围空气)对电极的腐蚀，热电极可撤回到炉腔中。如果必要，炉腔内充满惰性气体。

在根据本发明的熔化炉的进一步派生中，电极棒有一个一体冷却装置，例如水冷回路，如果必要，可将电极冷却到低于熔体表面温度。

根据本发明的熔化炉可另外装有一个广为所知的预热器。气体燃烧炉也可以是电阻或辐射加热装置作为预热器。

根据本发明的电阻熔化炉可用于玻璃化许多原材料。它适合于生产搪瓷和陶瓷或玻璃化废旧物就象生产玻璃或其它硅酸盐物质一样合适。

如果非常不同的产品必需小批量生产，即短的生产过程，如频繁的产品变换批量在2至20吨之间，该熔炉尤其适合单位产量在100至1000Kg/h。

根据本发明的熔炉可以连续地或间歇地运行。根据本发明的熔化炉仅允许少量的不想要的渗入空气从外部进入熔化炉炉腔。

如果电极的间隔在连续运行中可以改变，熔池的电阻也可以改变以便使对每种原材料混合物设定最佳的运行电流或最佳的运行电压。获得最佳的运行电流可使熔体中输入最大能量而又不使熔体局部过热。

通过调节竖直电极，如调节偏心电极的几何位置，熔化槽中的熔体液面可以适合于炉料的不同存在时间和生产速度。

电极的直径和长度也可以改变以便与最佳的熔体液面相适应。

如果电极的高度是可调的，熔炉可以最少量的熔体，进行电起动。

当电极的熔透深度在运行过程中被调节时，放出的热量和电极离底部的间隔能够最优化。当起动熔炉或完全排空熔炉(产品转换)时，例如借助辐射放热，可以生产第一批熔体。

根据本发明的熔化槽是可旋转地安装。这将使得热量在熔体中最佳分布。另一个优点在于从电极上很好地输送能量，这将防止熔体、电极和炉壁局部过热。这对产品质量、电极寿命和耐高温的炉壁是重要的。

特别是，根据本发明的电阻熔炉相对于现有的熔化炉结构具有下述优点。

在连续运行中可以改变的电极几何位置使得在熔化许多原材料时具有高度的灵活性。

可旋转地安装的熔化槽和固定的顶部电极一起确保了熔体中最佳的温度和热量分布。防止局部过热减少了产品、电极和耐熔炉衬发生无法控制的物理和化学变化的危险。

借助径向移动的装料螺旋送料器以及熔化槽的旋转运动可获得最佳的熔池覆盖料层。如果原材料的表面不均匀地熔化，如上所述，通过本系统可以调节覆盖料。任何一种从熔体中排出的挥发物均可以用最好的方式保留。这确保了产品组份稳定和熔炼过程对环境无害。

通过使用装料螺旋送料器，进入炉腔中的渗入空气量保持到最少。

在一个熔化槽底部的倾斜角度沿出口方向增加的优先实施例中，熔化槽的形状允许良好的空转操作。这与底部上方的旋转电极一起防止熔化组份的沉淀分离。

熔池横截面和深度良好的比例产生了一个确定的活塞流量。这将提高熔体的均匀性。

上述熔炉的几何形状导致了相对于体积而言表面积较小。这将带来少的热量损失和少的磨损。

当从一个产品转换到另一产品时，熔炉被完全排空，因此进行产品转换时可以预期新产品只是有非常轻微的污染。在采用辐射加热生产起始熔体时，可将顶部电极从熔炉中取出以防损坏。

如果有污染的危险或者为了维修，熔化槽的更换可以很容易且花费较少。

通过如下以附图为基础的例子，对本发明进行详细地描述，附图中：

图1是根据本发明的熔炉截面图；

图2是根据图1的熔炉变体，它以辐射加热装置取代燃烧炉作为预热器。

绕着竖直轴旋转的熔化槽1由驱动轮2或一个驱动转盘支撑。熔化槽的壁衬22装有耐熔材料并且绝热。为了根据“glass in glass”原理熔化，熔化槽的外部可以被冷却。能量输送回路13可以使所需的任何介质被加入到例如往复旋转的熔化槽1中。熔化槽设计成可以降低，以便修理。

上炉体4是固定的，并悬挂在钢架12上。在这个部分上有如下开口：顶部电极5，6的通道；烟囱接头(未显示)；用于加热熔炉或用于生产起始熔体的燃烧炉11；观察孔；熔体液面测量仪和温度计(未显示)。移动装料螺旋送料器16的开口24位于熔炉的侧边。

在固定的上炉体4和旋转熔化槽1之间有一个密封14。

电极夹5以可旋转的方式悬挂在可升高和降低的框架17上。悬臂23使得电极6可进行径向调节运动。电极6是同时运动的。三个电极可以通过提升装置8一起调节，以便在熔体中达到最佳位置。例如在产品转换过程中，电极6也可撤回到顶部凹槽18中。

更换时，通过上炉体4取出电极。

在每个电极夹上都有一个供电接头9和一个冷却水接头10。电极夹和电极6一样被冷却。电极的大小要适合熔化条件和溶池深度。

径向安装的装料螺旋送料器16通过上炉体上的纵向驱动装置和纵向导向装置插入或拉出。螺旋送料器16通过一个缓冲接头15和一个缓冲螺旋送料器(未显示)与未显示的固定原材料仓连接。

图2显示了根据图1的电阻熔炉的另一设计。用于加热熔炉和生产起始熔体的燃烧炉11由辐射管21所取代。为了在开动熔化炉时通过辐射加热获得更大的熔化区域，一个带有扁平底部表面19的中心区装配在熔化槽1上。环形表面19通过径向移动的螺旋送料器16覆盖着一薄层原料。

冷的熔化炉通过辐射管21或图1的燃烧炉11加热到工作温度。出口7关闭着。可动螺旋送料器16将原材料分散到斜面19上或熔化槽1中。生产的熔体流到熔化槽1的圆锥形底部。当生产了足够多的熔体时，电极6浸入在熔体中。燃烧炉11或辐射装置21关闭。原材料分散到未被覆盖的熔体上，并接着通过电阻加热熔化成“冷顶”。熔池处于最低的液面。随着熔池液面升高，电极6被提高以便熔池达到最佳的液面。当熔化槽充填达到最大容量时，以某种程度打开底部开口7。从这时起在原材料投入和产品排出之间达到平衡。

当产品转换后，熔池的液面随着原材料覆盖物或没有原材料覆盖物而降低，电极向下移动。在达到最低点时，向更换新的原材料开始。结果，仅仅只有最少量的中间过渡产品生成。

通过其它方法在没有产品损失的情况也可能转换到不同的产品。熔体液面和电极6也降到外壳的底部位置。电极然后撤回到顶部凹槽18中。如果必要，可通过辐射管或燃烧炉18将熔化槽排空。熔化槽然后如上所述被重新填充。

Claims (9)

1.用于熔化可玻璃化物质的电阻熔化炉，它包括至少一个熔化槽(1)；一个固定的上炉体(4)；炉顶电极(6)；一个烟囱接头；一个炉料预热器(11)；一个装料装置(16)和一个熔体出口(7)，其特征在于熔化槽(1)以可绕着竖直轴旋转的方式安装，并且上炉体(4)和熔化槽(1)能在竖直方向上相互分开。

2.如权利要求1所述的电阻熔化炉，其特征在于熔化槽(1)包括一个底部排出口(7)，排出口可调节并特别安装在熔化槽(1)的最低点。

3.如权利要求1或2所述的电阻熔化炉，其特征在于电极(6)的接头、装料装置(16)或烟囱接头设置在固定的上炉体(4)上。

4.如权利要求1到3中任何一项所述的电阻熔化炉，其特征在于装料装置(16)设计成螺旋传送机，其卸料端可向着熔化槽(1)的旋转轴径向移动。

5.如权利要求1到4中任何一项所述的电阻熔化炉，其特征在于熔化炉的电极(6)作成每个都能绕着竖直轴旋转，尤其是通过一个悬臂(23)实现。

6.如权利要求1到5中任何一项所述的电阻熔化炉，其特征在于电极(6)可以竖直移动，可以从熔化炉中取出并可以调节高度。

7.如权利要求1到6中任何一项所述的电阻熔化炉，其特征在于熔炉包括一个位于上炉体(4)上方的工作室(18)，它耐高温并可充满惰性气体。

8.如权利要求1到7中任何一项所述的电阻熔化炉，其特征在于电极(6)的杆(5)有一个专门延伸到低于熔体表面的一体冷却装置。

9.如权利要求1到8中任何一项所述的电阻熔化炉，其特征在于熔炉装有一个附加的预热器(21)，具体地可以是一个气体燃烧炉(11)或者一个电阻或辐射加热装置(21)。